用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验报告
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验报告一、实验目的1、认识铁磁物质的磁化规律，加深对铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线概念的理解。
2、学会使用示波器观察并测绘铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线。
3、测定样品的一些基本磁化参数，如饱和磁感应强度 Bs、剩磁感应强度 Br、矫顽力 Hc 等。
二、实验原理1、铁磁材料的磁化特性铁磁物质具有很强的磁化能力，其磁导率远大于非铁磁物质。
铁磁材料的磁化过程是不可逆的，存在磁滞现象。
2、磁滞回线当磁场强度 H 从零开始逐渐增加时，磁感应强度 B 随之增加。
当H 增大到一定值时，B 不再增加，达到饱和值 Bs。
随后逐渐减小 H，B 并不沿原曲线减小，而是滞后于 H 的变化。
当 H 减小到零时，B 不为零，而是保留一定的值 Br，称为剩磁感应强度。
要使 B 减为零，必须加反向磁场，当反向磁场达到一定值 Hc 时，B 才为零，Hc 称为矫顽力。
继续增大反向磁场，B 达到反向饱和值Bs，再逐渐增大正向磁场，B 又沿原来的曲线变化，形成一个闭合的曲线，称为磁滞回线。
3、基本磁化曲线将一系列不同幅值的正弦交变磁场依次作用于铁磁材料样品，可得到一系列大小不同的磁滞回线。
连接各磁滞回线顶点的曲线称为基本磁化曲线。
三、实验仪器示波器、实验变压器、电阻箱、标准互感器、待测铁磁材料环形样品等。
四、实验步骤1、按实验电路图连接好线路，检查无误后接通电源。
2、调节示波器，使其能清晰显示磁滞回线。
3、逐渐增大交流电压，使磁场强度 H 逐渐增加，观察示波器上磁滞回线的变化，直至达到饱和。
4、逐点记录磁滞回线顶点的坐标（H，B）。
5、减小交流电压，重复上述步骤，测量多组数据。
6、根据测量数据绘制磁滞回线和基本磁化曲线。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表｜交流电压（V）｜磁场强度 H（A/m）｜磁感应强度 B（T）｜｜｜｜｜｜｜｜｜2、根据实验数据，在坐标纸上绘制磁滞回线。
3、连接磁滞回线的顶点，得到基本磁化曲线。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院：理学院专业班级：应用物理学152班学生姓名：学号： 5实验地点：理生楼B208 座位号：23 实验时间：第六周星期五下午14点开始一、实验目的：1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。
2、了解铁磁物质的磁化规律，用示波器法观察磁滞回线，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
3、测定样品的基本磁化曲线（B-H曲线），作μ －H 曲线。
4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关的、、、H、B等参量。
二、实验仪器：磁滞回线测试仪、示波器。
三、实验原理：1.铁磁材料的磁滞特性铁磁物质是一种性能特异，在现代科技和国防上用途广泛的材料。
铁，钴，镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率μ很高。
另一特性是磁滞，即磁场作用停止后，铁磁材料仍保留磁化状态。
图一为铁磁物质的磁感应强度Β 与磁场强度H 之间的关系曲线。
图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O 。
当外磁场H 从零开始增加时，磁感应强度B 随之缓慢上升，如线段落0a 所示；继之B 随H 迅速增长，如ab 段所示；其后，B 的增长又趋缓慢；当H 值增至Hs 时，B 的值达到Bs ，在S 点的Bs 和Hs，通常又称本次磁滞回线的Bm和Hm。
曲线oabs 段称为起始磁化曲线。
当磁场从Hs 逐渐减少至零时，磁感应强度 B 并不沿起始磁化曲线恢复到o 点，而是沿一条新的曲线sr 下降，比较线段os 和sr，我们看到：H 减小，B 也相应减小，但 B 的变化滞后于H 的变化，这个现象称为磁滞，磁滞的明显特征就是当H=0 时，B 不为0，而保留剩磁Br。
当磁场反向从o 逐渐变为-Hc时，磁感应强度B=O，这就说明要想消除剩磁，必须施加反向磁场，Hc 称为矫顽力。
它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段rc 称为退磁曲线。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量
改变 观察不同的磁化曲线。
观察比较样品1、2的磁化性能。
将实验仪与DH4516A磁滞回线测试仪连接，测定不同电压下的Hm、Bm，做出样品的基本磁化曲线，和 中做出的基本磁化曲线相比较。同时可将测试仪采集的磁滞回线数据通过通讯口送给计算机，在计算机上显示磁滞回线，每次显示一条曲线，用磁滞回线操作软件观察和记录测量数据。
大学物理实验报告
实验名称
姓名学号＿＿＿＿
实验类型（验证性、综合性）
指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿
上课时间年月日
实验名称：铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量
实验时间：
小组成员：
实验地点：
实验目的：
1、了解用示波器法显示磁滞回线的基本原理。
2、认识铁磁性材料的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质动态磁化特性。
测试仪操作
显示和修改所测样品的N与L值
开机或复位后，液晶显示器显示“欢迎使用磁滞回线测试仪”，按功能键，显示“N=00150匝”、“L=075.0毫米”，如要修改参数值，可以按数字键，例如；依次按“00100”，修改完后，按确认键，N即修改为00100匝。
显示和修改所测样品的n与S值
按功能键，显示“n=0150匝”、“S=120.0毫米2”，“毫米2”表示平方毫米，如要修改参数值，可以按数字键对参数值进行修改，并按“确认”键确认。
3、学会用示波器法测绘磁化曲线和磁滞回线，并确定矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁感应强度等磁化参数。
4、测定样品的基本磁化曲线，描绘 -H曲线。
仪器、设备和材料：
三线摆实验仪、气泡水平仪、游标卡尺、米尺、电子秒表、天平、圆环
实验原理：
1、铁磁材料的磁滞现象
铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物均属于铁磁物质，其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，另一特征是磁滞，也就是在外磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图4-26-1为铁磁物质磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。图中原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0，当磁场从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升（曲线Oa），之后B随H迅速增长（曲线ab），其后B的增长又趋缓慢，当H增至Hm时，B达到饱和值，Oabs称为起始磁化曲线。当磁场从Hm逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到O点，而是沿另一条新曲线SR下降，比较线段OS和SR发现，B随着H的减小而减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。把H=0时B的数值叫剩磁，用符号Br表示。
实验十三 用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线范文
实验十三用示波器法测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线本实验中用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测得的B H-曲线称为“动态磁滞回线”。
【实验目的】1．利用动态法测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线；2．了解磁性材料的基本特性；3．了解磁性材料的退磁以及磁锻炼的方法。
【实验仪器】TH/KH—MHC型智能磁滞回线实验仪、磁滞回线测试仪、示波器、电源、导线等。
【实验原理】磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料磁特性的主要特征。
本实验仪用交流电对铁磁材料样品进行磁化，测绘的B-H曲线称为动态磁滞回线。
测量铁磁材料动态磁滞回线的方法很多，用示波器测绘动态磁滞回线具有直观、方便、迅速及能在不同磁化状态下（交变磁化及脉冲磁化等）进行观察和测绘的独特优点。
1．铁磁材料的磁滞特性铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H 很高。
另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B 之间关系的特性。
即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。
将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S时，B达到饱和值B S，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。
如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。
图1表明，当磁场从H S逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。
比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线【实验目的】1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
2. 测定样品的基本磁化曲线，作μ－H 曲线。
3. 测定样品的H D、B r、B S 和（H m·B m）等参数。
4. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
【实验仪器】DH4516 型磁滞回线实验仪，数字万用表，示波器。
【实验原理】铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。
另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。
图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段o a 所示，继之B随H迅速增长，如a b 所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至H S 时，B 到达饱和值B S，oabs 称为起始磁化曲线。
图1表明，当磁场从H S 逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线S R 下降，比较线段O S 和S R 可知，H 减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H＝O 时，B不为零，而保留剩磁B r。
当磁场反向从O逐渐变至－H D 时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D 称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段R D 称为退磁曲线。
图1还表明，当磁场按H S→O→H D→-H S→O→H D´→H S 次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS' R'D'S 变化，这闭合曲线称为磁滞回线。
所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。
用示波器观察铁磁材料的动态磁滞回线_实验报告
图1 起始磁化曲线和磁滞回线 用示波器观察铁磁材料动态磁滞回线【摘要】铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性。
软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ，常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。
磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线。
矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r P 等参数均可以从磁滞回线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据。
【关键词】磁滞回线 示波器 电容 电阻 Bm Hm Br H【引言】铁磁物质的磁滞回线能够反映该物质的很多重要性质。
本实验主要运用示波器的X 输入端和Y 输入端在屏幕上显示的图形以及相关数据，来分析形象磁滞回线的一些因素,并根据数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线。
【实验目的】1. 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
2. 测定样品的H D 、B r 、B S 和（H m ·B m ）等参数。
3. 测绘样品的磁滞回线，估算其磁滞损耗。
【实验仪器】电阻箱(两个),电容(3-5微法)，数字万用表，示波器，交流电源，互感器。
【实验原理】铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。
另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图1为铁磁物质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。
图中的原点O 表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B ＝H ＝O ，当磁场H 从零开始增加时，磁感应强度B 随之缓慢上升，如线段oa 所示，继之B 随H 迅速增长，如ab 所示，其后B 的增长又趋缓慢，并当H 增至H S 时，B 到达饱和值B S ，oabs 称为起始磁化曲线。
图1表明，当磁场从H S 逐渐减小至零，磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O ”点，而是沿另一条新的曲线SR 下降，比较线段OS 和SR 可知，H 减小B 相应也减小，但B 的变化滞后于H 的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H ＝O 时，B 不为零，而保留剩磁Br 。
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料（如铸钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。
软磁材料（如硅钢片）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之一。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
一 实验目的1、 掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法2、 观察磁滞现象，加深对铁磁材料主要物理量（如矫顽力、剩磁和磁导率等）的理解。
二 实验原理(一)起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线铁磁材料（如铁、镍、钴和其他铁磁合金）具有独特的磁化性质。
取一块未磁化的铁磁材料，譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。
如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，则钢圆环中的磁感应强度B 随激励磁场强度H 的变化如图1中oa 段所示。
这条曲线称为起始磁化曲线。
继续增大磁化电流，即增加磁场强度H 时，B 上升很缓慢。
如果H 逐渐减小，则B 也相应减小，但并不沿ao 段下降，而是沿另一条曲线ab 下降。
B 随H 变化的全过程如下：当H 按 O →H m →O →－c H →－H m →O →c H →H m 的顺序变化时，B 相应沿 O →m B →r B →O →－m B →－r B →O →m B 的顺序变化。
将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。
从图1可以看出：BH B mB r a b －H m f o HC c d H m－H C－B r－B me图 1（1）当H ＝0时，B 不为零，铁磁材料还保留一定值的磁感应强度r B ，通常称r B 为铁磁材料的剩磁。
铁磁材料的磁滞回线圈和基本磁化曲线
0.09500
0.01575
2.8
2080
595
0.06933
0.09917
0.01430
3.0
2240
610
0.07467
0.10167
0.01362
表二 B－H 曲线
测试条件：
NO. (mV)
1
910
2
-910
3
360
4
-360
5
0
6
0
7
600
8
400
9
200
10
600
11
-400
12
-600
13
从图 1 可以看出： （1）当 H＝0 时，B 不为零，铁磁材料还保留一定值的磁感应强度 Br ，通
常称 Br 为铁磁材料的剩磁。
（2）要消除剩磁 Br ，使 B 降为零，必须加一个反方向磁场 HC ，这个反向
磁场强度 HC 叫做该铁磁材料的矫顽磁力。 （3）H 上升到某一个值和下降到同一数值时，铁磁材料内的 B 值并不相同，
南昌大学物理实验报告
课程名称：
大学物理实验（下）_____________
实验名称： 铁磁材料的磁滞回线圈和基本磁化曲线
学院： 信息工程学院 专业班级：
学生姓名：
学号： __
实验地点： 基础实验大楼 B208 座位号： ___
实验时间： 第 8 周星期三下午三点四十五分_______
一、 实验目的
1、 掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、 了解铁磁材料的磁化规律，用示波器法观察磁滞线，比较两种典型铁磁
物质的动态磁化特性。 3、 测定样品的基本磁化特性曲线（B-H 曲线），并作μ-H 曲线。 4、 测绘样品在给定条件下的磁滞回线，估算其磁滞损耗以及相关参量。
实验名称用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线
实验名称用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线实验目的：1.了解铁磁性材料的特性，理解磁滞回线的概念及其重要性。
实验原理：铁磁性材料在磁场的作用下会发生磁化，当磁场的方向发生改变时，材料内部的磁场也会跟着发生变化，这种对磁场变化的响应就是磁滞回线。
动态磁滞回线测量是通过在交变磁场中对材料进行磁化和去磁化，观察磁能的变化，得到材料的动态磁滞回线。
在实验中，我们需要将铁磁材料放置在电磁铁中，当电磁铁通电时，材料内部会发生磁化，此时可以用示波器观察电磁铁的电流和磁场强度的变化。
通过改变电磁铁的电流方向，可以获得材料的正、反磁化过程中的电流和磁场强度的变化，从而得到材料的动态磁滞回线。
设电流的方向为i，磁场的方向为H，磁化强度的方向为M,则有：H=i*N/L （N为匝数，L为电磁铁长度）M=(N/L)*S*μ0*B （S为铁磁材料的截面积，μ0为真空磁导率，B为磁场强度）磁滞回线的求取需要通过反演法或者差分法进行处理。
实验步骤：1.将电磁铁连接上电源并通电，调节电源电压，使电流在2A左右。
2.打开示波器电源，将示波器的探头连接到电磁铁两端，并调节示波器的时间和节数以及Y轴灵敏度。
3.调整电源的极性，使电磁铁反向磁化。
4.从示波器读取动态磁滞回线的数据，使用反演法或差分法处理数据，得到磁滞回线。
5.调整电源的极性，使电磁铁沿正向磁化，重复步骤4，得到另外一半的磁滞回线。
6.将两部分磁滞回线拼接，得到完整的磁滞回线。
实验注意事项：1.在实验前充分检查电磁铁和示波器的连接，确保安全。
2.在实验时要注意调节电源电压，避免电流过大造成的伤害。
3.在拼接磁滞回线时，要注意两部分的数据点数量和数据点之间距离的一致性。
4.实验结束后要关掉电源和示波器，并注意清理现场。
实验结果分析：通过实验可以得到铁磁材料的动态磁滞回线，由此可以了解到材料在磁场作用下的特性，以及对材料的磁学性质作出相应的改进。
此外，通过磁滞回线的测量，还可以得到一些物理量的参数，如矫顽力、剩磁、饱和磁化强度等等。
用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线(实验报告)
1、如果示波器上显示的磁滞回线是饱和磁滞回线，当调节X、Y电压灵敏度时，磁滞回线形状是否改变？饱和磁感应强度BS、饱和磁场强度HS、矫顽力、磁化曲线数值是否改变？
如图4，设L为环形样品的平均磁路长度，若在线圈N1中通过励磁电流I1时，此电流在样品内产生磁场，磁场强度H的大小根据安培环路定律:
，
即： I1
R1两端电压U1为： U1= I1R1= H (1)
由（1）式可知，若将电压U1输入示波器 X偏转板时，示波器上任一时刻电子束在X轴的偏转正比于磁场强度H。
为了追踪测量样品内的磁感应强度B,在截面面积为S的样品中缠绕副线圈N2，B可通过副线圈N2中由于磁通量变化而产生的感应电动势ε来测定。根据电磁感应定律：
2、显示和观察两种样品的交流信号下的磁滞回线图形（先测量样品1）
1）单调增加磁化电流，即缓慢顺时针调节幅度调节旋钮，使示波器显示的磁化曲线上B值增加缓慢，达到饱和。改变示波器上X、Y轴的灵敏度,调节R1、R2的大小，使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形。
2）分别观测频率为25.0Hz、50.0Hz、100.0Hz、150.0Hz，不同频率下的磁滞回线形状（注意：由于铁磁材料的磁化状态与磁化历史有关，磁滞回线又与其起始端点的磁化状态有关。观测每一频率下的磁滞回线前，必须使幅度值降为零。否则，观测无意义）。
即：ε=- )
B=-
为了获得与B相关联的电压数值（因示波器只接收电压），在副线圈上串联一个电阻R2与电容C，电阻R2与电容C构成一个积分电路，此时ε=iR2+Uc(i为感生电流，Uc为积分电容两端电压)，适当选择R2与电容C，使R2 则电容两端的电压Uc为：
Uc= (2)
由（2）式可知，若将电压Uc输入示波器的Y偏转板，示波器上任一时刻电子束在Y轴的偏转正比于样品中的磁感应强度B。
用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
实验报告【实验名称】用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线【实验目的】1、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和磁滞回线。
3、根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc 的数值。
4、研究不同频率下动态磁滞回线的区别，并确定某一频率下的磁感应强度Bs、剩磁Br和矫顽力Hc数值。
5、改变不同的磁性材料，比较磁滞回线形状的变化。
【实验仪器】实验使用的仪器由测试样品、功率信号源、可调标准电阻、标准电容和接口电路等组成。
测试样品有两种，一种是圆形罗兰环，材料是锰锌功率铁氧体，磁滞损耗较小；另一种是EI型硅钢片，磁滞损耗较大些。
信号源的频率在20～200Hz 间可调；可调标准电阻R1的调节范围为0.1～11Ω；R2的调节范围为1～110kΩ；标准电容有0.1μF～11μF可选。
实验样品的参数如下：样品1：平均磁路长度L=0.130m，铁芯实验样品截面积S=1.24×10-4m2，线圈匝数：N1=150T，N2=150T；N3=150T。
样品2：平均磁路长度L=0.075m，铁芯实验样品截面积S=1.20×10-4m2，线圈匝数：N1=150T，N2=150T；N3=150T。
【实验原理】1、磁化曲线如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强，此时铁磁物质中的磁感应强度比单纯由电流产生的磁感应强度增大百倍，甚至在千倍以上。
铁磁物质内部的磁场强度H与磁感应强度B有如下的关系：B=μH对于铁磁物质而言，磁导率μ并非常数，而是随H的变化而改变的物理量，即μ=ƒ（H），为非线性函数。
所以如图1所示，B与H也是非线性关系。
通常使用的是磁介质的相对磁导率μ，其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比。
铁磁材料的磁化过程为：其未被磁化时的状态称为去磁状态，这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则铁磁材料内部的磁场强度H与磁感应强度B 也随之变大，其B-H变化曲线如图1所示。
用示波器测量铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线试验原理
H
N1 Ux, LR1
B
的磁场强度H和磁感应强度B的值。有公式：
H0 H B , B0 nx ny
实验内容： 1、熟悉示波器各旋钮的作用，学会用示波器测量电压；
2、按照实验原理图正确连接线路，在确认调压器的输 出为0伏后，接通电源；
3、对被测样品退磁（将输出电压升至80V，再将电压由 80V逐渐降到0V）； 4、用80V时的磁滞回线对示波器H轴、B轴进行定标（计 算示波器上每格对应的H0，B0的值）。 5、用列表法计算出不同电压下磁滞回线顶点对应的 B， H值，并在坐标纸上绘出基本磁化曲线和80伏时的磁 滞回线并计算80伏时Hm，Bm，Hc，Br的值。
该式表明了在交变磁场下，任一时刻输入到示波器上的 电压降Ux与磁场强度H 成正比。 输入到示波器y偏转板上的电压Uy: 为了得到和铁磁材料中的瞬时磁感应强度B成正比的Uy 值，采用电阻R2和电容C组成的积分电路。
L N 1 H U x I1R1 H I 1 I1 N1 L LR1 Ux H .....( 1) N1
线圈N1中交变磁场H在铁磁材料中产生交变的磁感应 强度B，因此在线圈N2中产生感应电动势 2 ，其大小 用公式（2）表示
d dB 2 N2S dt dt
（2）
2 是线圈N2中产生的感应电动势
N 2 , S2 分别是线圈N2的匝数和截面积
当 R2
1 时， 2fC
：
电源开关
辉度调节 聚焦调节
标尺亮度调节
CH1通道的偏转因数微调
旋钮，测量时旋到CAL处
CH2通道各旋钮功 能与CH1相同
CH1的
位移 调整 旋钮
CH1
通道 的偏 转因 数旋 钮
X－Y
铁磁材料磁滞回线和磁化曲线的测量
实验铁磁材料磁滞回线和磁化曲线的测量在交通、通讯、航天、自动化仪表等领域中，大量应用各种特性的铁磁材料。
常用的铁磁材料多数是铁和其它金属元素或非金属元素组成的合金以及某些包含铁的氧化物（铁氧体）。
铁磁材料的主要特性是磁导率卩非常高，在同样的磁场强度下铁磁材料中磁感应强度要比真空或弱磁材料中的大几百至上万倍。
磁滞回线和磁化曲线表征了磁性材料的基本磁化规律，反映了磁性材料的基本磁参数，对铁磁材料的应用和研制具有重要意义。
本实验利用交变励磁电流产生磁化场对不同性能的铁磁材料进行磁化，通过单片机采集实验数据，测绘磁滞回线和磁化曲线，研究铁磁材料的磁化性质。
实验目的1、了解用示波器显示和观察动态磁滞回线的原理和方法。
2、掌握测绘铁磁材料动态磁滞回线和基本磁化曲线的原理和方法，加深对铁磁材料磁化规律的理解。
3、学会根据磁滞回线确定矫顽力He、剩余磁感应强度Br、饱和磁感应强度Bm、磁滞损耗［BH］等磁化参数。
4、学习测量磁性材料磁导率丄的一种方法，并测绘铁磁材料的J— H曲线，了解铁磁材料的主要特性。
实验仪器TH —MHC型磁滞回线实验仪，智能磁滞回线测试仪，双踪示波器等。
实验原理1、铁磁材料的磁化特性及磁导率1）初始磁化曲线和磁滞回线研究铁磁材料的磁化规律，一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之间的关系来进行的。
铁磁材料的磁化过程非常复杂，B与H之间的关系如图1所示。
当铁磁材料从未磁化状态（H=0且B=0）开始磁化时，B随H的增加而非线性增加。
当H 增大到一定值Hm后，B增加十分缓慢或基本不再增加，这时磁化达到饱和状态，称为磁饱和。
达到磁饱和时的Hm和Bm分别称为饱和磁场强度和饱和磁感应强度（对应图1中Q点）。
B~H曲线OabQ称为初始磁化曲线。
当使H从Q点减小时，B 也随之减小，但不沿原曲线返回，而是沿另一曲线QRD下降。
当H 逐步较小至0时，B 不为0,而是Br，说明铁磁材料中仍然保留一定的磁性，这种现象称为磁滞效应；Br称为剩余磁感应强度，简称剩磁。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线测定实验方法
155实验十七 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存贮用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。
磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
【实验目的】1． 认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
2． 测绘样品的磁滞回线，比较其磁滞损耗大小。
3． 测定样品的B s 、Ｈs 、B r 、H D 等参数。
4． 测定样品的基本磁化曲线，作B -H 及μ-Ｈ曲线。
【实验仪器】FB310A 磁滞回线实验仪、GOS-620型示波器【实验原理】铁磁物质是一种性能特异、用途广泛的材料。
铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ很高。
另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，它的图17-1 铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线 图17-2 同一铁磁材料的一簇磁滞回线磁感应强度不仅依赖于外磁场强度，而且还依赖于原先的磁化程度。
图17-1为铁磁物质的磁感应强度Ｂ与磁化场强度H之间的关系曲线。
图中的原点Ｏ表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即Ｂ＝H＝０，当磁场Ｈ从零开始增加时，磁感应强度Ｂ随之缓慢上升，如线段Oa所示，其后B的增长趋于缓慢，并当H增至Hs时，B达到饱和值Bs，OabS称为起始磁化曲线。
如果将磁化场H减小，B并不沿原来的曲线OabS减小，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR知，H减小B也相应减小，但B的变化滞后于H的变化，此现象即称为磁滞。
磁滞的明显特征是当H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。
当磁场反向逐渐变至-H D时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，H D称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料分为硬磁和软磁两类。
硬磁材料（如铸钢）的磁滞回线宽，剩磁和矫顽磁力较大（120-20000安/米，甚至更高），因而磁化后，它的磁感应强度能保持，适宜制作永久磁铁。
软磁材料（如硅钢片）的磁滞回线窄，矫顽磁力小（一般小于120安/米），但它的磁导率和饱和磁感应强度大，容易磁化和去磁，故常用于制造电机、变压器和电磁铁。
可见，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，也是设计电磁机构或仪表的依据之一。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
一实验目的1、掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的测绘方法2、观察磁滞现象，加深对铁磁材料主要物理量（如矫顽力、剩磁和磁导率等）的理解。
二实验原理(一)起始磁化曲线、基本磁化曲线和磁滞回线铁磁材料（如铁、镍、钴和其他铁磁合金）具有独特的磁化性质。
取一块未磁化的铁磁材料，譬如以外面密绕线圈的钢圆环样品为例。
如果流过线圈的磁化电流从零逐渐增大，则钢圆环中的磁感应强度B 随激励磁场强度H 的变化如图1中oa 段所示。
这条曲线称为起始磁化曲线。
继续增大磁化电流，即增加磁场强度H 时，B 上升很缓慢。
如果H 逐渐减小，则B 也相应减小，但并不沿ao 段下降，而是沿另一条曲线ab 下降。
B 随H 变化的全过程如下：当H 按O →H m →O →－→－H m →O →→H m 的顺序变化时，c H c H B 相应沿O →→→O →－→－→O →的顺序变化。
m B r B m B r B m B 将上述变化过程的各点连接起来，就得到一条封闭曲线abcdefa,这条曲线称为磁滞回线。
从图1可以看出：B HB m B rab－H m foH CcdH m－H C－B r －B me图1（1）当H ＝0时，B 不为零，铁磁材料还保留一定值的磁感应强度，通常称为铁r B r B 磁材料的剩磁。
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量
铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的测量实验指导书淮阴工学院物理实验中心2007年4月磁性材料应用广泛，从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存贮用的磁带、磁盘等都采用磁性材料。
磁滞回线和基本磁化曲线反映了磁性材料的主要特征。
通过实验研究这些性质不仅能掌握用示波器观察磁滞回线以及基本磁化曲线的基本测绘方法，而且能从理论和实际应用上加深对材料磁特性的认识。
【实验目的】1、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线等概念；2、学会用示波器观测磁滞回线；3、测量不同磁性材料的磁滞回线。
【实验仪器】动态磁滞回线实验仪、双踪示波器、FB310B智能型磁滞回线组合实验仪动态磁滞回线实验仪的结构：磁滞回线测量仪器1、信号源2、标准十进制电阻箱3、标准十进制电阻箱4、标准十进制电容箱5、软磁样品6、硬磁样品【实验原理】1、磁化曲线如果在通电线圈产生的磁场中放入铁磁物质，则磁场将明显增强。
铁磁物质内部的磁场强度H 与磁感应强度B 有如下的关系：H B •=μ对于铁磁物质而言，磁导率μ并非常数，而是随H 的变化而改变的物理量，即()H f =μ，为非线性函数。
铁磁材料的磁化过程为：其未被磁化时的状态称为去磁状态，这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场，则铁磁材料内部的磁场强度H 与磁感应强度B 也随之变大，其H B -变化曲线如1所示。
但当H 增加到一定值()S H 后，B 几乎不再随H 的增加而增加，说明磁化已达饱和，从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线。
如图1中的os 段曲线所示。
2、磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后，如果将磁化场减少，则铁磁材料内部的B 和H 也随之减少，但其减少的过程并不沿着磁化时的os 段退回。
从图2可知当磁化场撤消，0=H 时，磁感应强度仍然保持一定数值Br B =称为剩磁（剩余磁感应强度）。
若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度B 减少到0，必须加上一个反向磁场并逐步增大。
当铁磁材料内部反向磁场强度增加到Hc H -=时（图2上的c 点），磁感应强度B 才等于0，达到退磁，Hc 称为矫顽磁力。
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41 用示波器观测铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线铁磁材料应用广泛,从常用的永久磁铁、变压器铁芯到录音、录像、计算机存储用的磁带、磁盘等都采用铁磁性材料。
磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料的主要特征。
根据磁滞回线的不同,可将铁磁材料分为硬磁和软磁两大类,其根本区别在于矫顽磁力Hc 的大小不同。
硬磁材料的磁滞回线宽,剩磁和矫顽磁力大(大于 102A/m),因而磁化后, 其磁感应强度可长久保持,适宜做永久磁铁。
软磁材料的磁滞回线窄,矫顽磁力Hc一般小于102A/m,但其磁导率和饱和磁感强度大,容易磁化和去磁,故广泛用于电机、电器和仪表制造等工业部门。
本实验通过示波器来观测不同磁性材料的磁滞回线和基本磁化曲线,以加深对材料磁特性的认识。
【实验目的】1、掌握磁滞、磁滞回线和磁化曲线的概念,加深对铁磁材料的主要物理量:矫顽力、剩磁和磁导率的理解。
2、学会用示波器法观测基本磁化曲线和磁滞回线。
3、根据磁滞回线确定磁性材料的饱和磁感应强度 Bs、剩磁 Br 和矫顽力 Hc 的数值。
4、研究不同频率下动态磁滞回线的区别。
5、改变不同的磁性材料,比较磁滞回线形状的变化。
【实验仪器】DH4516N 型动态磁滞回线测试仪,示波器。
【实验原理】1、磁化曲线如果在由电流产生的磁场中放入铁磁物质,则磁场将明显增强,此时铁磁物质中的磁感应强度比单纯由电流产生的磁感应强度增大百倍,甚至在千倍以上。
铁磁物质内部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 有如下的关系:B=μH对于铁磁物质而言,磁导率μ并非常数,而是随 H 的变化而改变的物理量,即μ=f(H),为非线性函数。
所以如图 1 所示,B 与 H 也是非线性关系。
铁磁材料的磁化过程为:其未被磁化时的状态称为去磁状态,这时若在铁磁材料上加一个由小到大的磁化场,则铁磁材料内部的磁场强度 H 与磁感应强度 B 也随之变大,其B-H 变化曲线如图 1 所示。
但当 H 增加到一定值(Hs)后,B 几乎不再随 H 的增加而增加, 说明磁化已达饱和,从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的起始磁化曲线。
如图 1 中的 OS 端曲线所示。
图 1 磁化曲线和μ~H 曲线2、磁滞回线当铁磁材料的磁化达到饱和之后,如果将磁化场减少,则铁磁材料内部的 B 和 H 也随之减少,但其减少的过程并不沿着磁化时的 OS 段退回。
而且当磁化场撤消,H=0 时,磁感应强度仍然保持一定数值 B=Br,称为剩磁(剩余磁感应强度),如图 2 所示。
若要使被磁化的铁磁材料的磁感应强度 B 减少到 0,必须加上一个反向磁场并逐步增大。
当铁磁材料内部反向磁场强度增加到 H =-Hc 时(图 2 上的 c 点),磁感应强度 B 才是 0,达到退磁。
图 2 中的的 bc 段曲线为退磁曲线,Hc 为矫顽磁力。
继续增加反向磁场,铁磁质的磁化达到反向饱和。
如果减小反向磁场强度,同样出现剩磁现象。
如图 2 所示,所形成的封闭曲线 abcdefa 称为磁滞回线。
这种 B 的变化始终落后于 H 的变化的现象,称为磁滞现象。
当从初始状态(H = 0,B = 0)开始周期性地改变磁场强度的幅值时,在磁场由弱到强单调增加过程中,可以得到面积由大到小的一簇磁滞回线,如图 3 所示。
其中最大面积的磁滞回线称为极限磁滞回线。
把图 3 中原点O和各个磁滞回线的顶点a1,a2,...a所连成的曲线,称为铁磁性材料的基本磁化曲线。
不同的铁磁材料其基本磁化曲线是不相同的。
为了使样品的磁特性可以重复出现,也就是指所测得的基本磁化曲线都是由原始状态(H = 0,B = 0)开始,因此在测量前必须进行退磁,消除样品中的剩余磁性,以保证外加磁场H = 0,B = 0。
在理论上, 要消除剩磁Br,只需通一反向励磁电流,使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽磁力即可。
实际上,矫顽磁力的大小通常并不知道,因而无法确定退磁电流的大小。
我们从磁滞回线得到启示,如果使铁磁材料磁化达到磁饱和,然后不断改变励磁电流的方向(如采用交变电流),与此同时逐渐减小励磁电流,直到为零。
则该材料的磁化过程就是一连串逐渐缩小而最终趋于原点的环状曲线,如图 4 所示。
当H减小到零时,B亦同时降为零,达到完全退磁。
实验表明,经过多次反复磁化后,B -H 的量值关系形成一个稳定的闭合的“磁滞回线”。
通常以这条曲线来表示该材料的磁化性质。
这种反复磁化的过程称为“磁锻炼”。
本实验使用交变电流,所以每个状态都是经过充分的“磁锻炼”,随时可以获得磁滞回线。
3、示波器法观测磁滞回线原理用示波器测量 B —H曲线的实验线路如图 5 所示。
图 5在圆环状磁性样品上绕有励磁线圈N1匝(原线圈)和测量线圈N2 匝(次线圈),当N1 通以交变电流i1 时,样品内将产生磁场,根据安培环路定律有:H L?N1式中L为的环状样品的平均磁路长度。
R1两端的电压UR1为:U ?LR1HR1上式表明磁场强度H与UR1成正比,将R1两端的电压送到示波器的X输入端,即UX???UR1??d ???N SdB2 dt 2 dt式中S为线圈N2的横截面积。
回路中的电流为:3i2R22???(1 ?c)2 ]1式中ω为电源的角频率。
若适当选择R2和C使,则:R ??2?C电容 C 两端的电压为: i2 ?≈?2R2 (4)Q 1 N S2U ????∫??i dt B (6)C 2C C CR2将电容 C 两端电压送至示波器的 Y轴输入端,即UY???,则示波器 Y 方向偏转量的大UC小反映了磁感应强度 B 的大小。
可见,只要通过示波器测出 UX 、 UY 的大小,即可得到相应的 H 和 B 值。
当励磁电流周期性变化时,并由小到大调节信号发生器的输出电压时,即能在荧光屏上观察到由小到大扩展的磁滞回线图形。
如果逐次记录其正顶点的坐标,并在座标纸上把它连成光滑的曲线,就得到样品的基本磁化曲线。
【实验内容与步骤】1.实验前先熟悉实验仪器的构成。
本实验所用 DH4516N型动态磁滞回线测试仪由测试样品、功率信号源、可调标准电阻、标准电容和接口电路等组成。
仪器面板如图 6 所示。
测试样品有两种,一种是圆形罗兰环,材料是锰锌功率铁氧体,磁滞损耗较小;另一种是EI型硅钢片,磁滞损耗较大些。
信号源的频率在 20~200Hz间可调;可调标准电阻R1、 R2均为无感交流电阻,R1的调节范围为 0.1~11?;R2的调节范围为 1~110k?。
标准电容有 0.1μF~11μF可选,其介质损耗很小。
实验样品的参数如下:样品 1:平均磁路长度L=0.130m,铁芯实验样品截面积S=1.24×10-4m2,线圈匝数: N1=150 匝,N2=150 匝;N3=150 匝。
样品 2:平均磁路长度L=0.075m,铁芯实验样品截面积S=1.20×10-4m2,线圈匝数: N1=150 匝,N2=150 匝;N3=150 匝。
图 6 DH4516N 型动态磁滞回线测试仪2. 观测样品 1 在不同频率交流信号下的磁化曲线和磁滞回线。
(1)按图 5 所示的线路图接线。
注意:由于信号源、电阻R1和电容C的一端已经与地相连,所以不能与其他接线端相连接。
否则会短路信号源、UR或UC,从而无法正确做出实验。
标有红色箭头的线表示接线的方向,样品的更换通过换接接线位置来完成。
(2)逆时针调节幅度调节旋钮到底,使信号输出最小。
调示波器显示工作方式为 X-Y方式, 示波器 X 输入和 Y 输入选择为 DC 方式。
(3)接通示波器和 DH4516N 型动态磁滞回线测试仪电源,适当调节示波器辉度,以免荧光屏中心受损。
预热 10 分钟后开始测量。
(4)将示波器光点调至显示屏中心,调节实验仪频率调节旋钮,频率显示窗显示50.00Hz。
(5)退磁。
①单调增加励磁电流,即缓慢顺时针调节幅度调节旋钮,使示波器显示的磁滞回线上B值缓慢增加,达到饱和。
改变示波器上X、Y输入衰减器开关(偏转因数旋钮),并将他们的微调旋钮顺时针旋转到底(此时偏转因数旋钮对应的数值处于校准状态),调节R1、R2的大小,使示波器显示出典型美观的磁滞回线图形,并使磁滞回线顶点在水平方向上的读数为(-5.00,+5.00)格,此后,保持示波器上X、Y输入偏转因数旋钮和R1、R2值固定不变,以便进行H、B的测量。
②单调减小励磁电流,即缓慢逆时针调节幅度调节旋钮,直到示波器最后显示为一点, 位于显示屏的中心,即 X 和 Y 轴线的交点,如不在中间,可调节示波器的 X 和 Y 位移旋钮。
实验中可用示波器 X、Y 输入的接地开关检查示波器的中心是否对准屏幕 X、Y 坐标的交点。
注意:励磁电流在实验过程中只允许单调增加或减少,不能时增时减。
在频率较低时,由于相位失真,磁滞回线经常会出现如图 7 所示的畸变。
这时需要选择合适的R1、R2和C的阻值,可避免这种畸变,得到最佳磁滞回线图形。
图 7(6)测磁化曲线(即测量大小不同的各个磁滞回线的顶点的连线)。
①单调增加磁化电流,即缓慢顺时针调节幅度调节旋钮,使磁滞回线顶点在 X 方向读数分别为 0、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00、2.40、3.00、4.00、5.00,单位为格(指一大格),记录磁滞回线顶点在 Y 方向上读数。
将数据填入表 1。
表 1序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10X/格0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 3.00 4.00 5.00 Y/格注意:测量过程中保持示波器上X、Y输入偏转因数旋钮和R1、R2值固定不变,并记录下列数据:R1 = Ω; R2 = Ω; C = F;Sx = V/格(X偏转因数调节钮的读数);Sy = V/格(Y偏转因数调节钮的读数)。
②计算相应的 H(A/m)和 B(mT)值。
根据X、Y的读数可以得到输入到示波器 X偏转板和 Y偏转板上的电压:UX?Sx?XUY?Sy?Y由公式(2)和(6)可知:UX???UR1???LR1 HN S2U U????B Y C CR2则有:?H??N1 SxXLR1C R Sy? ?2B ? YN 2S③根据得到的 H 和 B 值绘制磁化曲线,并给出饱和磁感应强度的大小。
④计算磁导率μ(指相对磁导率),并绘制μ-H 曲线。
磁导率定义为:通常铁磁材料的μ是温度 T、磁化场 H、频率 f 的函数。
基本磁化曲线上的点与原点的连线的斜率即为磁导率。
H →0 时的磁导率称为起始磁导率,即i H→0B?0(7)测绘动态磁滞回线①当示波器显示的磁滞回线的顶点在 X 方向上读数为(-5.00,+5.00)格时(即在饱和状态),记录磁滞回线在 X 坐标分别为-5.00、-4.00、-3.00、-2.00、-1.50、-1.00、 -0.50、0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、3.00、4.00、5.00 格时,相对应的 Y 坐标,将数据填入表 2。